The transcription activation domains of fos and jun induce DNA bending through electrostatic interactions.

Tom K. Kerppola and Tom Curran

Até em procarioto é sabido que algumas proteínas reguladoras de transcrição mudam a estrutura do DNA. Em eucariotos , fatores de transcrição, às vezes, atuam na ativação gênica causando DNA bending. Como exemplo, o autor cita alguns fatores que atuam ativando genes por dobradura do DNA, como os fatores LEF-1, YY-1 e HMG-I/Y que atuam respectivamente nos gens T-cell receptor, c-fos e interferon b .



Se trocarmos o domínio de ligação de uma proteína que necessita dobrar o DNA para ativar a transcrição, por uma outra que não causa DNA bending e não ativa a transcrição, será que a transcrição ocorre da mesma forma? Ocorre! E então será que para haver a transcrição não foi necessário fazer DNA bending ? Ou, não é o domínio de ligação o responsável pela dobra do DNA?(fig. 1). No decorrer do seminário será desvendada estas questões.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 1-Mesmo trocando o domínio de ligação de uma proteína que causa DNA bending por outra proteína que apenas se ligue no DNA a transcrição ocorre.

Fos e jun fazem partes de um conjunto de proteína que se ligam ao DNA e ativam a transcrição por DNA bending. Eles possuem um domínio de ativação e um domínio de ligação ao DNA. O bZip faz parte do domínio de ligação ao DNA. Apenas o bZip tem sua estrutura 3D conhecida, o que vem depois deles, ou seja, os outros domínios de Fos e Jun, não o são. Mas, pela estrutura primária dá para se ter uma idéia da ordem dos seus domínios e a distâncias que esses se encontram uns dos outros. Jun e fos se ligam de forma inversa no bZip (zíper de leucina e a região básica da proteína que é responsável pela ligação no DNA). A proteína fos possui a seguinte seqüência: domínio de ativação fos, zíper de leucina e região básica. Enquanto jun possui a seguinte seqüência zíper de leucina, região básica, domínio de ativação jun e uma região repressora. (fig.2 e 3)

O artigo demonatra que a dobra provocada no DNA depende da proteina toda e não só do bZip. Se for usado apenas o bZip, haverá uma dobradura do DNA, mas bem pequena. Quando é feita a junção de duas proteinas jun (jun/jun), o DNA bending ocorre para o lado oposto do que ocorreria com a proteína normal (fos/jun)(fig. 4). Isso nos leva a pensar que fos e jun tem efeitos antagônicos. E nos faz levantar uma questão: Qual o papel dos domínios ativadores? E , das outras partes constituintes da proteína?

Para responder a estas questões foram realizados vários experimentos. Entre eles, a analise de fase, onde foi avaliado o grau da curvatura do DNA, causado por diferentes tamanhos de jun, quando em homodímero (jun/jun). E a mesma análise também foi feita com diferentes tamanhos de fos ligado à um bZip mínimo de jun. Para se ter certeza que a analise estava sendo feita sobre um curvatura e não uma flexibilidade no DNA, foi utilizado um DNA com curvatura intrínseca e inserido um espaçador que conferisse cinco DNAs com cinco ângulos diferentes sendo que o último é de 360o . (veja a fig. 5)Esse espaçador consiste em acrescentar pares de bases que confiram uma curvatura diferencial a cada par de base que for acrescentado. Portanto, vamos ter cinco DNAs com distâncias diferentes entre suas duas extremidades. E já é sabido, que quanto menor a distância entre as duas pontas do DNA menos ele migrará no gel.

A conclusão que podemos tirar do experimento onde se utilizou jun/jun, com deleções de pedaços de jun, é que quando se deleta o repressor a torção no DNA torna-se maior e quando é deletado o ativador, a torção diminui. Entretanto, no experimento onde foi analisado bZip mínimo de jun e deleções de fos, pode-se concluir que fos/jun e jun/jun dobram o DNA para lados opostos e quando se deleta o domínio ativador de fos diminui a intensidade da dobra. E ainda podemos concluir, vendo os dois experimentos que as regiões fora do bZip que coincidem com domínios ativadores influenciam no DNA bending, ou ainda melhor, elas intensificam a bobra.(fig. 1 e 2 do artigo)

Depois, Kerppola faz uma análise de fase, onde ele utiliza a proteína fos/jun com diferentes deleções tanto em fos quanto em jun. Podemos observar que quando foi deletado o repressor de jun, diminuiu a torção no DNA. Que Fos inteira com bZip mínimo de jun tem o DNA bending mais intensificada do que a com fos e jun inteira. Que deleções no domínio ativador de fos diminui a torção no DNA, e isso ocorre de maneira mais drástica, se o ativador de fos estiver com jun sem o repressor. Que a proteína jun inteira com bZip mínimo de fos, além de diminuir significantemente a torção no DNA, faz com que a torção seja em um ângulo diferente. E que apenas o bZip de fos/jun, sem os domínios ativadores, faz com que haja somente uma pequena torção.(fig. 3 do artígo)

Outras conclusões retiradas desse terceiro experimento foram que o repressor de jun quando em homodímero (jun/jun), reduz bending e a ligação ao DNA, entretanto quando em jun/fos ele reduz bending, mas não afeta a ligação. Entretanto o ativador de jun quando em homodímero aumentam bending e binding, entretanto quando em heterodímero (fos/jun) ele aumenta bending, mas não altera binding. Portanto, em jun/jun bending e bending estão interligados enquanto em fos/jun eles não estão.

Uma outra questão, então pode ser levantada. E se trocarmos o domínio ativador de fos pelo de jun e vice versa? Será que continuará a mesma coisa? Então é feito um quarto experimento, onde são produzidas oito proteínas quiméricas e o controle é um bZip mínimo de fos e jun. Foram feitas as seguintes proteínas quiméricas, domínio de fos ligado a região básica do bZip de jun, domínio de fos ligado a região básica do bZip de fos, domínio de fos ligado ao ziper de leucinado bZip de jun, domínio de fos ligado ao zíper de leucina do bZip de fos. E o mesmo foi feito com o domínio ativador de jun. Depois, foi realizada uma análise de fase, dessas proteínas interagindo com o DNA (fig.4 do artígo). Os resultados demonstraram que o domínio ativador de fos e de jun realmente induzem DNA bending quando em XXXXXX a diferentes domínios de ligação ao DNA. A intensidade de torção provocada pelo domínio ativador de fos é igual ao provocado pelo domínio ativador de jun. Fos e jun causam DNA bending em direções opostas simplesmente porque os domínios de ativação estão em posições diferentes. Ambos domínios de ativação apenas "enpurram" a fita do DNA, provocando, assim, bending. Isto porque, os domínios são carregados negativamente assim como a fita de DNA, portanto haverá uma interação eletrostática, fazendo com que o DNA se dobre, devido ao afastamento deste pela interação entre as cargas negativa dos domínos e o DNA (fig. 8 do artigo).

Outra questão, surge, portanto. Será que outros domínios ativadores de transcrição colocados no lugar de jun também resultaram em bending? É então feito um quinto experimento, onde o domínio ativador de foz é trocado por um domínio de ativação rico em prolina (DA do CTF). Esse domínio por ser rico em prolina não é ácido, não é negativo. O resultado é que o domínio ativador do CTF no lugar do DA de fos não provoca bending. Portanto, bending é propriedade de uma classe de fatores (fig.6 e 7).

Como discussão podemos dizer que se bending é importante para a transcrição. E note que jun/jun e fos /jun fazem bending em direção opostas. Portanto, alguns genes são ativados por fos/jun e reprimidos por jun/jun e vice versa.

 

 

 

Luciana C. A. Compart